Phòng sạch

Tập tin:Reinraum BBS Automation Blaichach.jpg

Bên trong một phòng sạch

Phòng sạch (Cleanroom/Clean room) là một không gian kỹ thuật được thiết kế để duy trì nồng độ cực thấp của các hạt lơ lửng trong không khí. Không gian này được cô lập tốt, kiểm soát chặt chẽ để chống nhiễm bẩn và được làm sạch một cách chủ động. Những căn phòng như vậy thường rất cần thiết cho nghiên cứu khoa học và trong sản xuất công nghiệp đối với tất cả các quy trình ở quy mô siêu vi, chẳng hạn như chế tạo bán dẫn. Một phòng sạch được thiết kế để giữ cho mọi thứ, từ bụi bặm, các sinh vật lơ lửng trong không khí cho đến các hạt hơi hóa hơi, tránh xa không gian bên trong, và từ đó bảo vệ bất kỳ vật liệu nào đang được xử lý bên trong nó. Ngược lại, phòng sạch cũng có thể ngăn chặn sự thoát ra ngoài của các vật liệu. Đây thường là mục tiêu hàng đầu trong các lĩnh vực nguy hiểm như sinh học nguy hiểm, công nghiệp hạt nhân, dược phẩm và vi rút học. Các phòng sạch có thể từ quy mô rất nhỏ cho đến rất lớn. Một mặt, một phòng thí nghiệm dành cho một người dùng duy nhất có thể được xây dựng theo tiêu chuẩn phòng sạch trong vòng vài mét vuông, và mặt khác, toàn bộ các cơ sở sản xuất có thể được chứa đựng bên trong một phòng sạch với sàn nhà máy bao phủ hàng ngàn mét vuông.

Tổng quan

Tập tin:Final Checks Prior to JPSS-1 Shipment (36878622702).jpg

Bên trong một phòng sạch

Tập tin:Gowning.jpg

Quy trình trước khi bước vào phòng sạch

Các phòng sạch thường đi kèm với một cấp độ sạch được định lượng bằng số lượng các hạt trên một mét khối ở một phép đo phân tử được xác định trước. Không khí ngoài trời xung quanh trong một khu vực đô thị điển hình chứa 35.000.000 hạt cho mỗi mét khối đối với dải kích thước từ 0,5 μm trở lên, tương đương với một phòng sạch đạt chứng nhận ISO 9. Để so sánh, một phòng sạch đạt chứng nhận cấp độ 1 theo tiêu chuẩn ISO 14644-1 không cho phép bất kỳ hạt nào trong dải kích thước đó, và chỉ cho phép tối đa 12 hạt cho mỗi mét khối đối với dải kích thước từ 0,3 μm trở xuống. Các cơ sở sản xuất bán dẫn thường hoạt động ổn định với cấp độ 7 hoặc cấp độ 5, trong khi các cơ sở đạt cấp độ 1 là vô cùng hiếm hoi.

Phòng sạch hiện đại được phát minh bởi nhà vật lý học người Mỹ Willis Whitfield. Với tư cách là một nhân viên của Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia, Whitfield đã kiến tạo những bản thiết kế đầu tiên cho phòng sạch vào năm 1960. Trước phát minh của Whitfield, các phòng sạch thế hệ đầu thường gặp rắc rối với các hạt bụi và các dòng không khí không thể dự đoán trước. Whitfield đã thiết kế phòng sạch của mình với một dòng không khí không đổi, được lọc cao để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất. Trong vòng một vài năm kể từ khi được phát minh vào thập niên 1960, phòng sạch hiện đại của Whitfield đã tạo ra hơn 50 tỷ USD doanh thu trên toàn thế giới (tương đương với khoảng 50 tỷ USD ngày nay).

Đến giữa năm 1963, hơn 200 nhà máy công nghiệp của Hoa Kỳ đã sở hữu các cơ sở được xây dựng đặc biệt như vậy, vào thời điểm đó sử dụng các thuật ngữ như “Phòng trắng” (White Rooms), “Phòng sạch” (Clean Rooms), hoặc “Phòng không bụi” (Dust-Free Rooms)—bao gồm cả Tập đoàn Vô tuyến Hoa Kỳ (RCA), McDonnell Aircraft, Hughes Aircraft, Sperry Rand, Sylvania Electric, Western Electric, Boeing, và North American Aviation. Các thực hành quy trình vô trùng là tối quan trọng trong các môi trường nơi việc kiểm soát nhiễm bẩn là ưu tiên hàng đầu, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp dược phẩm, công nghệ sinh học và thiết bị y tế.

Quy trình vô trùng bao gồm việc duy trì một môi trường vô trùng để ngăn chặn sự xâm nhập của các chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất các sản phẩm, chẳng hạn như thuốc tiêm vô trùng và thiết bị y tế vô trùng. Điều này đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt đối với hành vi của nhân sự, việc tiệt trùng thiết bị, và môi trường phòng sạch. Các mức độ hạt thường được kiểm tra bằng cách sử dụng một Máy đếm hạt và các vi sinh vật được phát hiện và đếm thông qua các phương pháp giám sát môi trường chẳng hạn như lấy mẫu không khí chủ động, lấy mẫu không khí thụ động, và lấy mẫu bề mặt, hoặc sử dụng các phương pháp vi sinh nhanh như PCR. Các công cụ polyme được sử dụng trong phòng sạch phải được xác định cẩn thận để đảm bảo tínhtương thích hóa học với các chất lỏng xử lý trong phòng sạch cũng như đảm bảo tạo ra một mức độ phát sinh hạt thấp.

Nhân rộng

Trong các bệnh viện, phòng mổ có cấu trúc tương tự như các phòng sạch dành cho các ca phẫu thuật của bệnh nhân với các vết mổ nhằm ngăn ngừa bất kỳ sự nhiễm trùng nào cho bệnh nhân. Trong một trường hợp khác, các bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch nghiêm trọng đôi khi phải được giữ trong tình trạng cách ly kéo dài khỏi môi trường xung quanh do lo sợ nhiễm trùng. Ở mức độ cực đoan, điều này đòi hỏi một môi trường phòng sạch. Điều tương tự cũng áp dụng cho các bệnh nhân mang các bệnh truyền nhiễm qua đường không khí, chỉ có điều họ được xử lý ở áp suất âm, chứ không phải áp suất dương. Vì các phòng sạch quy mô lớn là những môi trường được kiểm soát cực kỳ nhạy cảm mà các ngành công nghiệp trị giá hàng tỷ đô la phụ thuộc vào, nên đôi khi chúng thậm chí còn được trang bị vô số hệ thống Cô lập chân đế địa chấn để ngăn ngừa trục trặc thiết bị đắt tiền.

Xem thêm

• Chỉ số chất lượng không khí
• Kiểm soát nhiễm bẩn
• Phòng thí nghiệm phục hồi dữ liệu
• Chất lượng không khí trong nhà
• Lọc siêu vi
• Bộ lọc khí nén
• Môi trường an ninh